固体废物的焚烧处理

固体废物的焚烧处理第1页/共184页概述什么是焚烧？一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。焚烧的目的最大限度的减容使有害物质无害化，避免二次污染回收利用废热第2页/共184页概述(续)焚烧法可以处理固体废物、处理液体废物、气体废物、城市垃圾、一般工业废物和危险废物。焚烧适宜处理的固体废物有机成分多、热值高的废物。当处理可燃有机物组分含量很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而使焚烧法获得较好的经济效益。第3页/共184页废物焚烧场分类处理废物的焚烧场城市垃圾焚烧场一般工业废物焚烧场危险废物焚烧场按处理规模和服务范围区域集中处理场就地分散处理场第4页/共184页固体废物焚烧处理方式固体废物的种类、形状有较大差别如有块、粒状的废物，也有浆糊状的污泥。有可燃质含量多的废物，也有不能自燃，另需添加燃料助燃的废物等等。在具体进行焚烧处理时所采用的工艺方法，以及焚烧炉选型上都有所不同。一般说废物的形态和燃烧特性是决定焚烧工艺流程及其焚烧炉炉型的主要依据。第5页/共184页例如：当废物具有一定形状、可以搁置在炉排上，且燃烧形态是以表面燃烧和分解燃烧方式进行时，则可选用炉排式焚烧炉；但如废物的颗粒细微，或是泥浆状的，则它无法搁置在炉排上，就需要选用炉床式焚烧炉。有些物质呈一定形状，但稍稍加温尚未燃烧就会发生熔融，堵住炉排通风缝隙（例如含有低熔点盐类的废物或塑料废物），此种废物也无法置于炉排上焚烧，故只能用炉床式焚烧炉或采用更新的流化床焚烧炉进行处理。第6页/共184页固体废物焚烧处理现状

全世界已拥有近2000多座现代化焚烧工厂日本300多座美国200多座欧洲近200多座中国固体废物焚烧处理起步于20世纪8年代中期“八五”期间列为国家科技攻关项目北京、深圳、珠海、上海、广州等焚烧处理固体废物第7页/共184页固体废物的热值何为热值？单位质量完全燃烧放出的热量粗热值(高位发热量)-Qyg物料完全燃烧产生的全部热量，即全部氧化释放出的化学能，包括燃烧产生的全部水蒸汽消耗的汽化热。净热值(低位发热量)-Qyd实际燃烧过程中，烟气中的水蒸汽因温度高于100度，不会产生凝结，这部汽化热是不能加以利用的。粗热值扣除水蒸汽的汽化热就是净热值，也就是低位发热量。第8页/共184页粗热值与净热值的关系扣除汽化热通过元素组成换算第9页/共184页生活垃圾热值计算可燃成分不可燃成分组分重量百分比组分重量百分比厨房废渣、果皮木屑杂草皮革、塑料、橡胶纤维总计29.532.001.351.3934.27煤灰陶瓷砖、石63.082.6565.73第10页/共184页固体废物焚烧组分三元图第11页/共184页废物热值的利用方式发电利用焚烧垃圾产生的余热进行发电解决焚烧厂内的用电需求外售富余电供热利热交换器或废热锅炉产生热水或蒸汽第12页/共184页燃烧方式蒸发燃烧受热熔化成液体，继续受热成蒸汽与空气扩散混合燃烧，如蜡燃烧。表面燃烧指固体废物不含挥发组分，燃烧只在固体表面进行，而且在燃烧过程中不产生熔融产物或分解产物。燃烧速度由空气中的氧气向固体表面扩散速度及固体表面氧化反应速率决定。分解燃烧固体废物在炉内着火燃烧前某一温度逸出挥发分，此气体挥发分在炉内作扩散燃烧，挥发分的逸出速度大于燃烧速度，则燃烧不完全，会产生黑烟。第13页/共184页固体废物焚烧产物有机碳二氧化碳气体氢水，若氟或氯存在可能它们的氢化物有机硫和有机磷SO2或SO3和P2O5有机氮气态氮，也有少量的氮氧化物有机氟氟化氢，氢的量不足可生成CF4或COF2有机氯氯化氢，氢的量不足有游离氯气存在有机溴和碘化物溴化氢和小量溴气，元素碘金属卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物第14页/共184页焚烧处理技术指标减量比热灼减量燃烧效率破坏去除率烟气排放浓度限制指标第15页/共184页减量比定义可燃废物经焚烧处理后减少的质量占所投废物总质量的百分比计算公式第16页/共184页热灼减量定义焚烧残渣在(600±25)℃经3h灼热后减少的质量占原焚烧质量的百分比计算公式第17页/共184页燃烧效率计算公式第18页/共184页破坏去除率定义从固体废物中去除有害有机成分的质量百分率计算公式WPOHC进－进入焚烧炉的POHCS的质量流率；WPOHC出－从焚烧炉流出的该种物质的质量流率。第19页/共184页烟气排放浓度限制指标烟尘将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标控制在183mg/m3，空气过量率为50%。有害气体SO2、HCl、HF、CO和NOxHCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤率为99.0%。第20页/共184页烟气排放浓度限制指标(续)重金属元素单质或其化合物Hg、Cd、Pb、Ni、As等有机污染物二噁英、多氯代二苯对呋喃(PCDFs)多氧联苯的销毁去除率为99.9999%，同时燃烧效率超过99.99%第21页/共184页国外危险废物焚烧污染控制标准废物中所含的主要有机有害成分的销毁及去除率(DRE)为99.99%以上。排气中粉尘含量不得超过180mg/m3(以标准状态下，干燥排气为基准，同时排气流量必须调整至50%过剩空气百分比条件下)。氯化氢去除率达99%或每小时排放量低于1.8kg，以两者中数值较高者为基准。多氯联苯的销毁去除率为99.9999%，同时燃烧效率超过99.9%。第22页/共184页焚烧过程及技术原理燃烧原理与特性燃烧形态废物的焚烧特性固体废物燃烧废物的燃烧方式污染物形成机制第23页/共184页燃烧原理与特性燃烧是一种剧烈的氧化反应，常伴有光与热的现象，也常伴有火焰现象，会导致周围温度的升高。燃烧系统主要成分：燃料或可燃物质、氧化物和惰性物质。燃料是含有碳碳，碳氢及氢氢等高能量化学键的有机物质，这些化学键经氧化后，会放出热能。氧化物是燃烧反应中不可缺少的物质，最普通的氧化物为含有21％氧气的空气，空气量的多寡及与燃料的混合程度直接影响燃烧的效率。惰性物质虽然不直接参与燃烧过程中的主要氧化反应，但是它们的存在也会影响系统的温度及污染物的产生。第24页/共184页燃烧形态第25页/共184页废物的焚烧特性大部分废物及辅助燃料的成分非常复杂，从燃烧的观点来看，可用CxHyOzNuSvClw表示，一个完全燃烧的氧化反应可表示为：上述有机废物在燃烧过程中，有成千上万种反应途径，最终的反应产物未必是上述的CO2、HCl、N2、SO2与H2O。事实上完全燃烧反应只是一种理论上的假说。第26页/共184页废物的焚烧特性(续)实际燃烧过程中要考虑废物与氧气混合的传质问题，燃烧温度与热传导问题等，包括流场及扩散现象。若燃烧控制不良可能产生有毒气体，包括二恶英、多环碳氢化合物（PAH）和醛类等。燃烧机理有蒸发燃烧、分解燃烧（裂解燃烧）、扩散燃烧与表面燃烧。蒸发燃烧、分解燃烧与扩散燃烧又称火焰燃烧。液体燃烧反应主要以蒸发燃烧与分解燃烧为主。气体燃烧以扩散燃烧为主。固体燃料燃烧包括：分解燃烧、蒸发燃烧、扩散燃烧与表面燃烧。第27页/共184页固体废物燃烧有机固体废物焚烧，从固体状态转化为气态的碳氢化合物，然后与氧接触、燃烧。固体废物不象液体燃料，可直接挥发至气相中燃烧。必须先经过热裂解，产生成分复杂的碳氢合物，继而从废物表面挥发，并与氧气充分接触，经氧化反应，快速燃烧。一般在分解燃烧中，几乎看不到火焰，或火焰颜色暗淡，只有充分挥发气化与氧气接触燃烧后，才发现有光耀火焰燃烧。因此裂解是一种非常重要的过程，也是有计划地控制燃烧反应的关键，因此才有自控式焚烧炉的出现。第28页/共184页废物的燃烧方式按照燃烧气体的流动方向反向流同向流旋涡流按照助燃空气加入阶段数分类单段燃烧和多段燃烧按照助燃空气供应量过氧燃烧缺氧燃烧热解燃烧第29页/共184页单段燃烧先将水分蒸发，温度开始上升，故反应时间长；挥发分开始热分解，成为挥发性碳氢化合物，迅速进行挥发燃烧；碳颗粒的表面燃烧。第30页/共184页多段燃烧在两段燃烧中，首先在一次燃烧过程中提供未充足的空气量，使废物进行蒸发和热解燃烧，产生大量的CO、碳氢化合物气体和微细的碳颗粒；然后在第二次，第三次燃烧过程中，再供给充足空气使其逐次氧化成稳定的气体。多段燃烧的优点是燃烧所必须提供的气体量不需要太大，因此在第一燃烧室内送风量小，不易将底灰带出，产生颗粒物的可能性较小。目前最常用的是两段燃烧。第31页/共184页热解燃烧第一燃烧室与热解炉相似，利用部分燃烧炉体升温，向燃烧室内加入少量的空气（约为理论空气量的20～30%）加速废物裂解反应的进行；产生部分可回收利用的裂解油，裂解后的烟气中仅有微量的粉尘与大量的CO和碳氢化合物气体，加入充足的空气使其迅速燃烧放热。此种燃烧型适合处理高热值废物，但目前技术尚未十分成熟。第32页/共184页污染物形成机制粒状污染物酸性气体氮氧化物重金属一氧化碳有机氯化物第33页/共184页粒状污染物废物中的不可燃物，在焚烧后（较大残留物）成为底灰排出，而部分的粒状物随废气排出炉外成为飞灰。部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇热而凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下遇水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在0.1～10µm之间。第34页/共184页CO污染物由于一氧化碳燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过程中的主要代表性产物。依据一氧化碳的动力学反应，可得到下式：式中：fCO、fO2、fH2O分别为CO、O2与H2O的摩尔分率；R为普适气体常数，（8.314kJ/kgmoleK）；R也为普适气体常数（82.06atmcm3/kgmoleK）。第35页/共184页式中：(fCO)f-燃烧前CO的摩尔分率；(fCO)i-燃烧后CO的摩尔分率；而k为动力常数，用下式计算：若采取较保守的经验式，可采用Morgan式进行估算：而动力常数k用下式估算：第36页/共184页由上式得知氧气含量愈高时，愈有利于CO氧化成CO2。不过上式是理论式，事实上焚烧过程中仍夹杂碳颗粒。只要燃烧反应仍能继续进行，CO就可能产生，故焚烧炉二燃室较为理想的设计是炉温在1000℃，废气停留时间为1s。此外，若焚烧有机性氯化物时，由于有机性氯化物的化学性质，大多数很稳定，在燃烧反应进行时，常夹杂CO与中间性燃烧产物，而中间性燃烧产物（包括二恶英等）的废气分析较为困难，因此常以CO的含量来判断燃烧反应完全与否。第37页/共184页酸性气体焚烧产生的酸性气体，主要包括：SO2、HCl与HF等，这些污染物都是直接由废物中的S、Cl、F等元素经过焚烧反应而形成。诸如含Cl的PVC塑料会形成HCl，含F的塑料会形成HF，而含S的煤焦油会产生SO2。研究表明，一般城市垃圾中硫含量为0.12%，其中约30～60%转化为SO2，其余则残留于底灰或被飞灰所吸收。氮氧化物焚烧所产生的氮氧化物主要来源有二：一是高温下，N2与O2反应形成热氮氧化物。第38页/共184页重金属污染物废物中所含重金属物质，高温焚烧后部分残留于灰渣中部分则会在高温下气化挥发进入烟气；部分金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化物，比原金属元素更易气化挥发。这些氧化物及氯化物，因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属，重金属氧化物及重金属氯化物等。第39页/共184页毒性有机氯化物废物焚烧过程中产生的毒性有机氯化物主要为二恶英类，包括多氯代二苯-对-二恶英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。PCDDs是一族含有75个相关化合物的通称；PCDFs则是一族含有135个相关化合物的通称。在这210种化合物中，有17种（2，3，7，8位被氯原子取代的）被认为对人类健康有巨大的危害，其中2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二恶英（TCDD）为目前已知毒性最强的化合物且动物实验表明其具有强致癌性。第40页/共184页燃烧过程干燥阶段燃烧阶段强氧化阶段热解原子基团碰撞烧尽阶段第41页/共184页干燥阶段利用热能使水分气化，并排出生成的水蒸汽的过程。物料水分以水蒸汽形态析出，需要吸收大量的热量。物料的含水率越高，干燥阶段越长，炉温降低越大，着火燃烧就困难。为改善固体废物着火条件投入辅助燃料燃烧，提高炉温采用干燥段与焚烧段分开设计第42页/共184页燃烧阶段

—强氧化反应包括产热和发光的快速氧化过程空气作氧化剂，则有C+(O2+3.76N2)=CO2+3.76N2CH4+2(O2+3.76N2)=CO2+2H2O+7.52N2CxHyClz+[x+(y-z)/4](O2+3.76N2)=xCO2+zHCl+(y-z)/2H2O +3.76[x+(y-z)]N2第43页/共184页燃烧阶段

—热解无氧或近似无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化合物元素间的化学键，使含碳化合物破坏或进行化学重组。没有机会与氧接触的物料在高温下发生热解大分子含碳化合物(一般有机固体废物)受热后，总是先进行热解，析出大量的气态可燃气体成分如CO、CH4、H2等分子量较小的CmHn等小分子气态可燃成分。热解还有挥发分析出，温度在200~800℃第44页/共184页焚烧阶段

—原子基团碰撞原子基团碰撞产生火焰气流火焰的性状取决于温度和气流组成1000℃左右就能形成火焰包括原子态的H、O、Cl，双原子CH、CN、OH、C2和多原子的基团HCO、NH2、CH3最重要的光谱是由高温碳微粒发射固体废物分解第45页/共184页燃尽阶段可燃物浓度减少，惰性物增加，氧化剂量相对较大，反应区温度降低气态的CO2、H2O和固态灰渣增加。燃烧结果固体废物的主要部分很可能在一级燃烧室就很容易被氧化或被合部，或者一部分废物在一级燃烧室被热解，而在第二燃烧或后燃烧室达到完全焚烧。很少一部分由于某种原因，在焚烧过程中逃逸需未燃烧，在此情况下原有机有害成分一般达不到焚烧要求。固体废物组分可能产生一些中间产物，如某些不完全燃烧。这些中间产物可能比原废物更为有害。第46页/共184页固体废物燃烧过程示意图固体废物加热干燥固废热解热解的气态产物原有机有害物不完全燃烧产物完全燃烧气态产物灰渣炭液态物蒸汽水分蒸发升华熔化热解与氧化剂混合着火热力氧化与氧化剂混合着火热力氧化第47页/共184页燃烧速度不均一燃烧生成碳的络合物碳的不均一燃烧反应分为三个阶段氧透过不活性气体和反应生成物组成的扩散层向碳的表面扩散氧在碳素的表面化学吸附，在表面上滞留一定时间后起反应，反应生成物解吸脱附生成物向周围的流体中扩散，燃烧终了。在稳定状态时，燃烧速度与吸附速度、解吸速度和氧向燃烧表面移动的速度相等。吸附速度是氧浓度的一次方关系解吸速度是氧浓度的零次方关系第48页/共184页焚烧过程控制参数焚烧温度指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所须达到的温度提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏搅拌混合程度(一般称为3T)使废物与助燃空气、燃烧气体等充分接触气体停留时间废物中有害成分在焚烧条件下，发生氧化、燃烧、使有害物质变成无害物质所需的时间。过剩空气率过剩空气量一般占需氧量50~90%过剩空气系数为1.5~1.9，甚至大于2第49页/共184页焚烧温度控制提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。过高的焚烧温度不仅增加了燃料消耗量，而且会增加废物中金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。合适的焚烧温度是在一定的停留时间下由实验确定的。第50页/共184页焚烧温度控制经验温度对于废气的脱臭处理，采用800～950℃的焚烧温度。当废物粒子在0.01～0.51µm之间，焚烧温度在900～l000℃。含氯化物的废物焚烧，温度在800～850℃。含有碱土金属的废物焚烧，控制在750～800℃以下。焚烧含氰化物的废物时，若温度达850～900℃，氰化物几乎全部分解。焚烧可能产生氧化氮(NOx)的废物时，温度控制在l500℃以下，过高的温度会使NOx急骤产生。高温焚烧是防治PCDD与PCDF的最好方法，估计在925℃以上这些毒性有机物即开始被破坏，足够的空气与废气在高温区的停留时间可以再降低破坏温度。第51页/共184页混合强度要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。炉床下送风助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种扰动方式易将不可燃的底灰或未燃碳颗粒随气流带出，形成颗粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚烧残渣热灼减量较小。炉床上送风助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量较高。第52页/共184页停留时间停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，停留时间也是决定炉体容积尺寸的重要依据。废物在炉内焚烧所需停留时间是由许多因素决定废物进入炉内的形态（固体废物颗粒大小，液体雾化后液滴的大小以及粘度等）对焚烧所需停留时间影响甚大。当废物的颗粒粒径较小时，与空气接触表面积大，则氧化、燃烧条件就好，停留时间就可短些。因此，尽可能做生产性模拟试验来获得数据。第53页/共184页停留时间计算在有害废物焚烧的研究领域中，都假设焚烧反应为一级反应，按照化学反应动力学理论，则反应动力学的方程可表示：dC/dt=-kC在时间从0-t，浓度从CA0-CA变化范围内积分则上式变为：ln(CA/CA0)=-ktK反应速度常数是温度函数，K=Ae-E/RTA常数E活化能R通用气体常数T绝对温度第54页/共184页过剩空气为使燃烧完全，需要加上比理论空气量更多的助燃空气量，以使废物与空气能完全混合燃烧。其相关参数可定义如下：过剩空气系数m：用于表示实际空气与理论空气的比值，定义为：。过剩空气率由下式求出：过剩空气比可粗略表示为第55页/共184页过剩空气(续)空气量供应是否足够，将直接影响焚烧的完善程度。过剩空气率过低会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害物质焚烧不彻底；但过高时则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，造成燃烧系统的排气量和热损失增加和热损失增加。过剩空气量工业锅炉过剩空气系数尽量维持在1.5以下窑炉与焚烧炉过剩空气系数一般大于1.5焚烧固体废物时通常占理论需氧量的50%～90%，过剩空气系数为1.5～1.9，有时甚至要大于2以上第56页/共184页一般窑炉及焚烧炉的过剩空气系数第57页/共184页影响燃烧过程的因素固体废物颗粒的粒度加热时间燃烧时间燃烧温度燃烧温度低，固体废物燃烧不完全温度越高，燃烧时间越短燃烧温度取于燃料特性起燃温度、含水量和炉子结构、燃烧空气量压力对受化学反应控制的燃烧影响较大相对速度加热时间和燃烧速度氧浓度第58页/共184页焚烧系统原料贮存系统进料系统焚烧系统废气排放与污染控制系统焚烧炉控制与测试系统能源回收系统第59页/共184页原料贮存系统进入焚烧系统之前原料应满足不可燃成分降低到5%左右粒度小而均匀含水率小于15%不含有毒性物质贮存系统的目的保证焚烧系统的操作连续性保证设备有必要的机动性第60页/共184页进料系统分类间歇式进料连续进料炉容量大燃烧带温度高易于控制第61页/共184页焚烧系统组成炉膛、炉排和空气供应系统燃烧室按构造可分为箱式炉：多个燃烧室多段炉回转炉流化床炉炉排的功能传送固体燃料通过燃烧带，将燃尽的灰渣转移到排渣系统在其移动过程使燃料发生适当的搅动，促使空气由下向上通过炉排料层进入燃烧室，以助燃烧。第62页/共184页焚烧系统空气供应系统保证废物在燃烧室有效燃烧所需风量，由送风机或抽风机送向炉排系统，将足够的风量供于火焰的上下。火焰上送风使炉排达到湍流状态，保证燃料完全燃烧火焰下关风通过炉排向燃烧室进风，控制燃烧过程，防止炉排过热供风量高低由需氧量的空气计算，除保证完全燃烧外，还可控制炉温第63页/共184页废气排放与污染控制系统组成烟气通道废气净化设施与烟囱主要作用控制粉尘和气味烟囱的作用建立焚烧炉中的负压度，使助燃空气能顺利燃烧带将燃烧后废气由顶口排入高空大气，使剩余的污染物、臭味与热量通过高空大气稀释扩散作用，得到进一步缓冲。第64页/共184页袋式除尘器第65页/共184页静电除尘第66页/共184页普通旋风除尘器第67页/共184页排渣系统组成移动炉排、通道与履带相连的水槽保证灰渣通过排渣系统及时排出，保证焚烧炉正常操作工作。灰渣在移动炉箅上由重力作用经过通道，落入贮渣室水槽，经水淬却的灰渣，由传送带送至渣斗，用车辆运走，或用水力部击设施将炉渣部至炉外运走。第68页/共184页焚烧炉的控制与测试系统作用克服焚烧固体废物所带来的问题。保证焚烧过程高效率地良好运行。主要检测空气量的控制炉温控制压力控制冷却系统控制集尘器容量控制压力与温度的指示流量指示烟气浓度和报警系统第69页/共184页能源回收系统与锅炉合建焚烧系统，锅炉设在燃烧后部，使热转化蒸气回收利用利用水墙式焚烧炉结构，炉壁以纵向循环水列管替代耐火材料，管内循环被加热成热水，再通过后面相连的锅炉生成蒸气回收利用。将加工后的固体废物料按比例混合作为大型发电站锅炉的混合燃料。第70页/共184页能源回收利用方式能量回收方法简述在产生蒸汽的焚化炉中燃烧废物焚烧产生的热量用来生产蒸汽，蒸汽用来采暖、制冷或驱动汽轮机发电在现有的锅炉中燃烧废物在现有的动力锅炉中用废物代替或部分代替矿物燃料废物高温分解高温分解可产生一种能运输的燃烧或气体，也能用来生产蒸汽加氢氧化房租在有一氧化碳和蒸汽存在的情况下，施以高压，转换成一种重油，变成易于运输的燃料厌氧分解在缺氧条件下埋行有机物的分解，产生可烯气体如甲烷，可以作为天燃气的代用品将废物处理成燃料有许多可把废物下成燃料的技术，处理过的废物可燃，比原来的废物便于贮存和运输第71页/共184页固体废物焚烧全流程第72页/共184页焚烧炉类型概述通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害大小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃圾焚烧炉一般工业废物焚烧炉危险废物焚烧炉三种类型固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉炉床型焚烧炉沸腾流化床焚烧炉第73页/共184页炉排型焚烧炉固定炉排焚烧炉固定炉排焚烧炉只能手工操作、间歇运行，劳动条件差、效率低，拨料不充分时导致焚烧不彻底。活动炉排焚烧炉炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。按炉排构造不同可分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式焚烧炉等。第74页/共184页炉床式焚烧炉固定炉床焚烧炉水平固定炉床焚烧炉倾斜式固定炉床焚烧炉活动床焚烧炉转盘式炉床隧道回转式炉床回转式炉床(即旋转窑)流化床焚烧炉利用炉底分布板吹出的热风将废物悬浮起呈沸腾状进行燃烧一般常采用中间媒体即载体(砂子)进行流化，再将废物加入到流化床中与高温的砂子接触、传热进行燃烧。第75页/共184页多室焚烧炉具有多个燃烧室的焚烧炉，可使废物的燃烧过程分为两步进行引燃室中废物的初级燃烧(或称固体燃烧)过程二级燃烧(或称气相燃烧)过程现代多室焚烧炉分为曲径型串联型第76页/共184页曲径式多室焚烧炉内部有多个导流板，结构紧凑。导流板所处位置能使燃烧气体在水平和垂直方向上作90度的转弯运动。每次烟气气流方向变化时，均有灰尘从烟气流中掉出。一燃室内炉排位置较高，收集灰渣的灰坑较深。适合采用小量多次间歇式投加，固态含挥发分高的废物的焚烧。第77页/共184页串联型同轴多室焚烧炉燃烧气体直接流过焚烧炉，仅在垂直方向上拐几个90°弯。由于运行、维护或其他原因，要求将各室的空间相互分开，这种串联布局安装简捷。所有的孔口和室都能展宽至与焚烧炉相同的宽度。火焰口、混合室和隔墙口通道截面的长宽比为2:1到5:1。第78页/共184页燃烧室和炉排应具备的机能有适当的炉排面积燃烧室的形状及气流模式，必须适合垃圾的种类及燃烧方式。提供适当的燃烧温度有适当的设计结构及材料应耐高温，耐腐蚀具备有燃烧机炉排上具有良好的移动及搅拌功能第79页/共184页炉排类型与构造链条式阶梯往复式多段滚动式启形炉排第80页/共184页链条式炉排链条炉排结构简单，对垃圾没有搅拌和翻动。垃圾只有在从一炉排落到下一炉排时有所扰动，容易出现局部垃圾烧透、局部垃圾又未燃尽的现象，这种现象对于大型焚烧炉尤为突出。链条炉排不适宜焚烧含有大量粒状废物及废塑料等废物。第81页/共184页摇动炉排第82页/共184页阶梯往复炉排分固定和活动两种炉排阶梯往复式炉排的往复运动能将料层翻动扒松，使燃烧空气与之充分接触，其性能较链条式炉排好。阶梯往复式炉排焚烧炉对处理废物的适应性较强第83页/共184页逆动式焚烧炉(马丁炉)炉排长度固定，宽度则依炉床所需的面积调整由数个炉床横向组合而成，每个炉床包含13个固定及可动阶梯炉条固定炉条及可动炉条采用横向交错配置，炉床为倾斜度26的倾斜床面。（a）侧视图固定曲轴可动曲轴垃圾第84页/共184页旋转圆桶式焚烧炉德国DBA旋转圆桶式炉床构造图（b）

滚筒构造图（a）炉床构造示意图1干燥区2蒸发区3燃烧区4完全燃烧区垃圾进料灰烬第85页/共184页阶段反复摇动式焚烧炉

瑞士VonRoll阶段反覆摇动式炉床示意图可动炉条支撑架固定炉条固定炉条切断刀刃可动炉条前进方向可动炉条支撑架可动炉条移动面第86页/共184页逆动翻转式炉排瑞士W+E逆动翻转式炉排的构造如右图(a)所示，炉排包含固定炉条及可动炉条，每个固定炉条及可动炉条横向交错配置，炉排呈水平设置，无倾角及阶段落差，垃圾的干燥、燃烧及后燃烧均在此炉排进行。（b）炉条运动状况（a）炉条构造示意图瑞士W+E逆动翻转式炉条构造及运动状况第87页/共184页机械反复摇动式焚烧炉丹麦Volund机械反覆摇动式炉排干燥区及燃烧区构造图干燥炉排炉排液压驱动装置炉排液压驱动装置炉条上升液压驱动装置燃烧炉排阶段落差阶段落差支持滚轮板式炉条可动炉条炉条上升杆燃尽炉排片状炉条第88页/共184页阶段往复摇动式焚烧炉（b）炉排构造日本Takuma阶段往复摇动式炉床构造图（a）炉条构造固定炉条可动炉条空气导管炉排支架液压驱动装置第89页/共184页逆摺移动式炉排炉法国Stein逆摺移动式炉排进料器油压缸前部移动架油压缸后部移动架油压缸前部移动架后部移动架调整叶片固定炉条可动炉条进料器固定架第90页/共184页西格斯多级炉排西格斯多级炉排运动方式(a)废物推进：滑动炉条运动

(b)

混合、燃烧：翻动炉条运动第91页/共184页燃烧室的构造燃烧室及炉床构造图进料漏斗第一层壳体第二层壳体风箱砖支撑板外侧壳体耐火砖句钉膨胀节缝耐火砖保温砖保温材料外壳空气入口钢结构支架外侧壳体锅炉集管器水管墙水管墙液压缸移动炉条固定炉条干燥炉排燃烧炉排后燃烧炉排切断刀刃滑动板空冷砖灰渣导槽第92页/共184页砖墙由于炉膛温度较高，同时被焚烧物料及燃烧后产物，如碱性熔融物，对炉衬有腐蚀性，一般选用氧化铝含量较高的高铝耐火材料，抗碱性腐蚀的铬镁质、镁质及铝镁质耐火材料。炉壁耐火砖构筑方式横向伸缩缝钢结构外壳抗张力金属隔热板绝热砖耐火砖耐火砖纵向伸缩缝抗张力砖块第93页/共184页空冷砖墙与水冷壁在砖墙的外侧加设一道板式热交换器，利用炉内的焚烧热源与进炉之前的助燃冷空气进行热交换，既降低炉壁温度，又可回收废热。因降低炉体温度而避免炉壁附着溶渣及抑制氮氧化物的产生，有利于燃烧。(a)空冷砖墙构造

(b)

空冷砖墙与水冷壁构造改良型炉壁构造空气出口空气入口空气入口空气出口水管墙第94页/共184页水墙形状炉内炉外外壳保温材耐火材裸水管（a）裸水管水墙鳍片水管（b）鳃片管水墙（c）螺栓管水墙耐火材炉外外壳保温材耐火材炉内炉内耐火材炉外炉外外壳保温材螺栓水管第95页/共184页焚烧设备流化床焚烧炉多膛焚烧炉回转窑焚烧炉敞开式焚烧炉螺旋式焚烧炉熔渣高温气化焚烧炉第96页/共184页流化床焚烧炉主体设备是圆柱形塔体，底部装有多孔板，板上放置载热体砂作为焚烧炉的燃烧床。塔内壁衬有耐火材料。气体从下部通入，并以一定速度通过分配板，使床内载体“沸腾”呈流化状态。固体废物由塔侧或塔顶加入，在流化床层与高温载体及气流交换热量而被干燥，破碎并燃烧。废气从塔顶排出，夹带的载体粒子及灰渣经除尘器捕集后返回流化床。第97页/共184页流化床焚烧炉优点焚烧时固体颗粒激烈运动，颗粒和气体间的传热、传质速度快，处理量大，流化床结构简单，造价便宜。缺点固体废物需破碎后才能进行焚烧压力损失大存在动力消耗的问题。第98页/共184页流化床焚烧工艺流程第99页/共184页立式多膛焚烧炉炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆筒，内部分成许多层，每层是一个炉膛。炉体中央装有一顺时针方向旋转的双筒的带搅动臂的中空中心轴，搅动臂的内筒与外筒分别与中心轴的内筒和外筒相联。搅动臂上装有多个方向与每层落料口的位置相配合的搅拌齿。第100页/共184页多膛焚烧炉最上部是干燥区，温度在310~540℃中部为焚烧区，温度在760~980℃，固体废物在此区燃烧最下部为焚烧后灰渣的冷却区，温度降为150~300℃第101页/共184页多膛焚烧炉优点废物在炉内停留时间长，对含水率高的废物可使水分充分挥发，尤其是对热值低的污泥，燃烧效率高。缺点结构复杂，易出故障，维修费用高调节温度反应迟缓，控制辅助燃料的燃烧比较困难。排气温度低，产生恶臭，排气需要脱臭工增加燃烧器燃烧处理有害固体废物需要二次室，提高燃烧温度，除去未燃烧完全的气体物质。不适用含可熔性灰分的废物以及需要极高温度才能破坏的物质。第102页/共184页多膛焚烧炉处理污泥的工艺流程第103页/共184页回转窑焚烧炉窑身为一卧式可旋转的圆柱体，倾斜度小，转速低。固转窑的温度分布为干燥区200~300℃燃烧区700~900℃高温熔融烧结区1100~1300℃优点操作弹性大，可焚烧不同性质的物质机械结构简单，能长期连续运转缺点热效率低，只有35~40%左右，处理较低热值固体废物必须加入辅助燃料。排出气体温度低带有恶臭味，需设高温室或加脱臭装置。第104页/共184页回转窑焚烧炉第105页/共184页敞开式焚烧炉利用敞开地坑作燃烧室，内衬耐火砖用多个喷嘴将空气喷入坑内，使空气充分混合，加快燃烧速度，废物由喷嘴的对侧加入。由喷嘴喷出的气流覆盖在地坑顶部使未燃尽的粒子和空气再次混合后二次燃烧，可消除大部烟尘。第106页/共184页螺旋式焚烧炉一燃室包括圆柱形燃烧室的外壳、进料装置、出料装置、强制通风系统，集灰器和不等螺距的螺旋推进器。一燃室内有一非等距螺旋推动废物在初级燃烧室内移动。燃烧室排出尾气向上通过热导管再向下进入后燃烧室完全燃烧燃烧室和后燃烧室都通过预热空气冷却第107页/共184页熔渣高温气化焚烧炉由燃气发生器和后续二燃室组成的立式焚烧炉。垃圾靠重力落入燃气发生器，自上而下通过烘干区、热解区和燃烧／熔融区预热空气吹入燃气发生器的炉底，其温度约为1038℃。熔渣在炉底连续地从出渣口流出，落入水冶槽生成黑色的惰性颗粒材料残留物的体积约为装入燃气发生器垃圾体积的3%。第108页/共184页燃烧过程污染物的产生与防治焚烧过程特别是有害固体废物的焚烧必然产生大量排放物，其中主要有两种：烟气有害成分如CO、NOx、SOx，H2S、HCl等固体颗粒，由碳黑、金属和盐类蒸发凝聚而成残渣一般是无机物，主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐。第109页/共184页烟气烟气的组成主要成分CO2、H2O、O2、N2占烟气容积的99%，属无害成分。有害成分CO、NOx、SOx、H2S、HCl一些具有特殊气味的有机有害气体饱和烃和不饱和烃、烃类氧化物、卤代烃类、芳香族物质以及二噁英等。固体颗粒物(气溶胶)炭黑、一些金属和盐类经蒸发凝聚而成第110页/共184页烟气(2)烟气净化除臭改进燃烧工艺，调整燃烧参数可将含臭味的气体通过高温炉体，减少和消除臭味，最好办法。臭气通过有催化材料的通道，在低温、低温度下进行除臭用吸收的方法，用化合物结合或溶解吸收到一种溶液中。吸附的方法，用吸附剂进行吸附。用稀释的方法第111页/共184页烟气(3)烟气除尘采用除尘装置来除去固态颗粒物，同时也可去除和减轻臭气和酸性气体。重力和惯性除尘利用重力沉降或气流速度方向变化时颗粒物产生的惯性力和离心力将固体颗粒从气流中分离出来。粒度(m)沉降速度(cm/s)0.0010.100.501.005.0010.0050.00100.00500.001000.00微小0.0000330.000990.003530.07550.37.5330.42.82m/s4m/s固态颗粒物在静态空气中的沉降速度第112页/共184页烟气(4)烟气除尘湿式洗涤让固体颗粒与液滴充分接触，造成液滴拦截固体颗粒的现象，或润湿的颗粒在通过障碍物时，由于重力或惯性的作用而分离。润湿的烟气在经过压缩区时，强烈的紊流使固体颗粒与液滴产生良好的混合，然后通过膨胀区，润湿的颗粒针会继续沿原方向流动，从面造成固气分离。气体穿过水层，在强烈的湍流状态下进行传质交换，达到清洗作用。湿式洗涤可清除5m以上颗粒物，效率达90~95%。第113页/共184页烟气(5)烟气除尘过滤除尘烟气进入纺织物袋子内，袋子能透气面不能透过颗粒物，它可除去10m以下的颗粒，尤其是小于1m的颗粒物，效果更佳。过滤袋材质不同，其透气度也各不相同。粉尘在过滤袋表面的聚集，气流阻力会越来越大，必须定时清除袋子上的积灰。偏心振动，压缩空气吹洗，超声波振荡第114页/共184页烟气(6)烟气除尘静电除尘利用强电场使气体发生电离，烟气中的颗粒物带电，然后带负电的颗粒在电场中向带正电的集尘板(接地极)放电，再经振打落入灰斗，完成烟气的除尘。干式除尘和湿式除尘。静电除尘，烟速一般在1m/s左右，整个除尘器的阻力不大，约为196Pa，除尘效率可达99%能源消耗不大，但一次性投资较大，控制、操作、维修要求的技术性高。第115页/共184页烟气(7)除酸焚烧固体废物的烟气中含有HCl、SOx等酸性物质。除酸的主要方法采用洗涤法大多数酸性气体可以有效地溶于水第116页/共184页残渣(1)焚烧过程产生的残渣，一般为无机物，主要是金属的氧化物，氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐。大量的炉渣特别是含重金属化合物的炉渣，对环境造成很大的危害。大多数国家将残渣进行填埋或固化填埋残渣的性质因焚烧温度不同而有差异，利用方式也不同。第117页/共184页残渣(2)分类细渣由炉床上炉条间的细缝落下，经集灰斗收集，一般并入底灰，主要是玻璃碎片，熔融的铝锭和其他金属底灰焚烧后由炉床尾端排出的残余物，主要燃烧后的灰分和不完全燃烧的残余物(铁丝、玻璃、水泥块等)锅炉灰废话气中悬浮颗粒被锅炉管阻挡而掉落于集灰斗中飞灰由空气污染控制设备中所收集的细微颗粒第118页/共184页残渣(3)美国从残渣中回收铁、非铁金属和玻璃，建立了中试回收厂，运转比较成功。工艺流程残渣经回转筛湿筛分出大于3.2cm的部分破碎后筛分，分成大于4目、4~20目和小于20目小于3.2cm分成大于4目、4~20目和小于20目用磁选机选磁金属，剩余的用粉碎加水回收非铁金属。处理过程用水量较大，约为15.5t/t干渣，废水可经处理后循环使用。第119页/共184页残渣(4)俄罗斯用感应射频共振法从残渣中分离回收导电性的黑色和有色金属用光度分选法得到玻璃和陶瓷。流程残渣筛分后，粒径大于15mm的块状物为破罐子、盒盖、瓶塞、钉子、金属丝和破碎玻璃等。粒度较细为硅酸盐的低熔点混合物。残渣进行人工筛分，得到六个粒级，然后将每个粒级进行洗涤除去泥质物。大于50mm物料黑色金属，其它粒级分别在不同工作频率下进行感应射频共振分选，分别得到黑色金属精矿、有色金属精矿、玻璃和陶瓷等。第120页/共184页残渣(5)残渣的利用重金属溶出量少，可作混凝土的粗骨料和筑路材料用残渣粉碎至1mm以下，造粒成5~25mm直径的颗粒在回转窑烧结作混凝土骨料，要求烧结球压缩强度在100kg/cm2以上，吸水率在5%以下，视密度在2.0以上。残渣制红砖残渣与水泥按比例适当混合制成混凝土砌块和混凝土板，经加压成型、蒸汽养拟得到成品第121页/共184页城市垃圾焚烧处理第122页/共184页焚烧处理的工艺流程第123页/共184页垃圾的流化床焚烧系统第124页/共184页垃圾的马丁炉焚烧系统第125页/共184页焚烧处理的工艺流程垃圾首先被炉壁的辐射热干燥及气化，再被高温引燃，最后烧成灰烬，落入冷却设备，通过输送带经磁选回收废铁后，送入灰烬贮坑，再送往填埋场。燃烧所用空气分为一次及二次空气，一次空气以蒸气预热，自炉床下贯穿垃圾层助燃；二次空气由炉体颈部送入，以充分氧化废气，并控制炉温使不致过高，以避免炉体损坏及氮氧化物的产生。第126页/共184页焚烧处理的工艺流程炉内温度一般控制在850℃以上，以防未燃尽的气状有机物自烟囱逸出而造成臭味，因此垃圾低位发热量低时，需喷油助燃。高温废气经锅炉冷却，用引风机抽入酸性气体去除设备去除酸性气体后进入布袋集尘器除尘，再经加热后，自烟囱排入大气扩散。锅炉产生的蒸气以汽轮发电机发电后，进入凝结器，凝结水经除气及加入补充水后，返送锅炉；蒸气产生量如有过剩，则直接经过减压器再送入凝结器。第127页/共184页垃圾焚烧厂系统贮存及进料系统焚烧系统废热回收系统发电系统饲水处理系统废气处理系统废水处理系统灰渣收集及处理系统第128页/共184页垃圾焚烧厂－贮存系统包括垃圾倾卸平台、投入门、垃圾贮坑，及垃圾吊车与抓斗等四部分。倾卸平台的作用是接受各种形式的垃圾车，使之能顺畅进行垃圾倾卸作业。为了防止污水的积存，平台应具有20％左右的坡度，以便通过集水沟将污水收集后送至污水处理厂处理。为遮蔽垃圾贮坑，防止槽内粉尘与臭气的扩散及鼠类、昆虫的侵入，垃圾投入门应具有气密性高、开关迅速、耐久性佳、强度优异及耐腐蚀性好的特点。第129页/共184页垃圾焚烧厂－贮存系统垃圾贮坑暂时贮存运入的垃圾，调整连续式焚烧系统持续运转能力。贮坑的容量依垃圾清运计划、焚烧设施的运转计划、清运量的变动率及垃圾的外观比重等因素而定。垃圾贮坑应为不致发生恶臭逸散的密闭构筑物，其上部配置吊车进行进料作业。贮坑的底部通常使用具水密性的钢筋混凝土构造。坑底要保持充分的排水坡度，使贮坑内渗滤液经由拦污栅而排入垃圾贮坑污水槽内。第130页/共184页垃圾焚烧厂－贮存系统垃圾吊车与抓斗的功能是：定时抓送贮坑垃圾进入进料斗。定时抓匀贮坑垃圾，使其组成均匀，堆积平顺。11cm屋顶维修走廊40cm以上60cm以上吊车扶手抓斗拄面横行轨道5cm以上40cm以上拄面壁面壁面按吊车容量确定吊车与建筑物间的界限第131页/共184页垃圾焚烧厂－贮存系统垃圾抓斗有两种基本类型：交叉式与爪式抓斗；开关动力有缆绳式与油压式两种。在选用抓斗时，须考虑操作型态，吊车运行速度一般为0.8～1.0m/s，抓斗每次入料需2～2.5min，在每小时操作50min的要求下，须入料20～25次，抓斗每次张合所需的时间为20s。抓斗完全张开的平面投射面积亦影响进料口尺寸的设计。第132页/共184页垃圾焚烧厂－进料系统系统包括垃圾进料漏斗和填料装置。垃圾进料漏斗是暂时贮存垃圾吊车投入的垃圾，并将其连续送入炉内燃烧。具有连接滑道的喇叭状漏斗与滑道相连，并附有单向开关盖，在停机及漏斗未盛满垃圾时可遮断外部侵入的空气，避免炉内火焰的窜出。为防止阻塞现象，还可附设消除阻塞装置。αecdABbaf(b)型(d)型(c)型(a)型投入垃圾的漏斗形状第133页/共184页垃圾焚烧厂－进料系统垃圾进料漏斗的基本功能是：完全接受吊车抓斗一次投入的垃圾，既能在漏斗内存留足够量的垃圾，又能将垃圾顺利供至炉体内，并防止燃烧气漏出、空气漏入等现象发生。进料漏斗及滑道的形状，取决于垃圾性质和焚烧炉类型。机械炉排焚烧炉多采用推入器式或炉床并用式进料器；流化床焚烧炉则采用螺旋进料器式及旋转进料器式进料装置。第134页/共184页垃圾焚烧厂－进料系统进料设备的功能连续将垃圾供给到焚烧炉内；根据垃圾性质及炉内燃烧状况的变化，适当调整进料速度；在供料时松动漏斗内被自重压缩的垃圾，使其呈良好通气状态；如采用流化床式焚烧炉，还应保持气密性，避免因外界空气流入或气体吹出而导致炉压变动。第135页/共184页垃圾焚烧厂－焚烧系统焚烧炉本体内的设备，主要包括炉床及燃烧室。每个炉体仅一个燃烧室。炉床多为机械可移动式炉排构造，可让垃圾在炉床上翻转及燃烧。燃烧室一般在炉床正上方，可提供燃烧废气数秒钟的停留时间，由炉床下方往上喷入的一次空气可与炉床上的垃圾层充分混合，由炉床正上方喷入的二次空气可以提高废气的搅拌时间。第136页/共184页垃圾焚烧厂－废热回收系统包括布置在燃烧室四周的锅炉炉管（即蒸发器）、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置。锅炉炉水循环系统为一封闭系统，炉水不断在锅炉管中循环，经由不同的热力学相变化将能量释出给发电机。炉水每日需冲放以泄出管内污垢，损失的水则由饲水处理厂补充。第137页/共184页垃圾焚烧厂－发电系统锅炉产生的高温高压蒸汽，被导入发电机后，在急速冷凝的过程中推动了发电机的涡轮叶片，产生电力，并将未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打入锅炉炉管中，进行下一循环的发电工作。第138页/共184页垃圾焚烧厂－饲水处理系统饲水子系统的主要工作为处理外界送入的自来水或地下水，将其处理到纯水或超纯水的品质，再送入锅炉水循环系统，其处理方法为高级用水处理程序：一般包括活性炭吸附、离子交换及逆渗透等单元。第139页/共184页垃圾焚烧厂－废气处理系统从炉体产生的废气在排放前必须先行处理到符合排放标准，早期常使用静电集尘器去除悬浮微粒，再用湿式洗烟塔去除酸性气体（如HCl、SOx、HF等），近年来则多采用干式或半干式洗烟塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器（布袋除尘器）去除悬浮微粒及其他重金属等物质。第140页/共184页垃圾焚烧厂－废水处理系统由锅炉泄放的废水、员工生活废水、实验室废水或洗车废水所收集来的废水，可以在废水处理厂一起综合处理，达到排放标准后再排放或回收再利用。废水处理系统一般由多种物理、化学或/和生物处理单元所组成。第141页/共184页垃圾焚烧厂－灰渣收集及处理系统由焚烧炉体产生的底灰及废气处理单元所产生的飞灰，有些厂采用合并收集方式，有些则采用分开收集方式，国外一些焚烧厂将飞灰进一步固化或熔融后，再合并底灰送到灰渣填埋场处置，以防止吸附在飞灰上的重金属或有机性毒物产生二次污染。第142页/共184页垃圾焚烧厂－炉渣冷却炉渣冷却设备是炉渣处理系统中的关键设备连续排渣的机械式垃圾焚烧炉，末端排了的炉渣呈高热状态(400℃左右)若不采取熔融处理，必须利用冷却设施进行完全灭火和降温常见有三种不同形式的出渣机的炉渣冷却设备第143页/共184页倾斜提升机构第144页/共184页水平提升机构第145页/共184页推渣机构第146页/共184页焚烧厂尾气冷却与废热回收系统调节焚烧尾气温度一般使之冷却至220～300℃之间，以便进入尾气净化系统。通常情况下,尾气净化处理设备仅适于在小于300℃的温度范围内操作，故焚烧炉所排放的高温气体尾气调节或操作不当，会降低尾气处理设备的效率及寿命，造成焚烧炉处理量的减少，甚至还会导致焚烧炉被迫停炉。回收废热通过各种方式利用废热，降低焚烧处理费用。目前所有中大型垃圾焚烧厂几乎均设置了汽电共生系统。第147页/共184页废气冷却方式直接式利用惰性介质直接与尾气接触以吸收热量，达到冷却及温度调节的目的水具有较高的蒸发热(约2500kJ/kg)，可以有效降低尾气温度，产生的水蒸气不会造成污染，是最常使用的介质。空气的冷却效果很差，必须引入大量空气，会造成尾气处理系统容量增加(二倍至四倍多，视进气温度而异)，很少单独使用。间接式利用传热介质(空气、水等)经由废热锅炉、换热器、空气预热器等热交换设备，以降低尾气温度，同时回收废热，产生水蒸气或加热燃烧所需的空气。第148页/共184页垃圾焚烧厂废热回收利用的方式及途径厂内辅助设备自用垃圾含水率较高、热值较低，可利用蒸汽预热助燃空气，使其提升至150～200℃，促进燃烧效果；用蒸汽将废气温度于排放前再加热至约130℃，以避免因设置湿式洗烟装置而产生白烟现象。厂内发电由于发电后产生电能极易输入各地的公共电力供应系统，垃圾焚烧厂产生的蒸汽，常普遍被用以推动汽轮发电机以产生电力，构成汽电共生系统。所产生的电力，约有10～20%作为厂内使用，其余则售予电力公司。第149页/共184页垃圾焚烧厂废热回收利用的方式及途径供应附近工厂或医院的加热或消毒用焚烧厂与用户的距离不远时，一般用管路将蒸汽送至厂区附近的工厂或医院，供其生产生活、取暖或消毒设备使用，凝结水则返送回焚烧厂循环使用。目前以美国采取此种利用方式居多，其次为欧洲地区，日本较少。供应附近发电厂当作辅助蒸汽将产生的蒸汽送到附近的发电厂，配合发电。焚烧厂产生的蒸汽条件，必须与发电厂的蒸汽条件相互一致。此种利用方式亦以美国及欧洲地区较多。第150页/共184页垃圾焚烧厂废热回收利用的方式及途径供应区域性暖气系统蒸汽使用将所产生的蒸汽经热交换器，产生约80～120℃的热水，然后进入区域性的暖气或热水管路网中。直接将蒸汽输送到地区性热能供应站，经该厂的热交换器，产生不同型式的热能，以供应社区取暖用。供应休闲福利设施以管路供应厂区附近民众休闲福利设施中所需的蒸汽或热水，例如温水游泳池、公用浴室及温室花房等。第151页/共184页二恶英的来源在人类进入工业文明之前，二恶英主要来源于火山爆发和森林大火等自然灾害，它的浓度极低，对人和动物构不成威胁。随着工业文明的发展，二恶英的来源日益广泛，主要是造纸厂、金属冶炼厂、化工厂（主要是氯碱厂）、农药厂、汽车尾气排放以及废物焚烧厂等。随着城市固体废物的日益增加和世界能源的日益紧张，城市固体废物焚烧是一种越来越重要的废物能量转换途径。城市固体废物焚烧是二恶英排放的主要污染源之一。第152页/共184页焚烧中形成二恶英的可能机制焚烧炉中温度较低或停留时间太短造成垃圾中有机物(PCBs、PCDD/Fs)不能有效分解由氯化有机物芳香族类的二恶英前趋物在下游设备的低温区域(250~350℃)下生成由非氯化有机物、氯盐、O2和水分子在飞灰中的金属盐类化物(如CuCl2)等催化剂催化下生成第153页/共184页影响二恶英形成的因素－燃烧温度飞灰中PCDD/F的氯化反应很有可能是在较低的温度下进行的。DD（二苯类物质）在含有HCl的气体中50℃时就可以发生氯化反应，而其最佳反应温度为150℃。在飞灰表面由活性炭形成PCDD/F的最低温度为200℃。原生碳经过合成反应在300℃时生成PCDD/F的量最大。不同条件下合成二恶英的最佳温度范围也有差别：木炭/飞灰：300℃飞灰中的残碳：300～330℃飞灰中的活性炭：350～370℃。在470℃时，是飞灰中残碳合成二恶英的第二个高峰第154页/共184页影响二恶英形成的因素－母体物质脂肪烃化合物2,3-二甲基-1-丁烯和丙烯；单环芳香烃化合物苯、苯甲醛、苯甲酸、苯酚和甲苯；含氯芳香族化合物氯酚和氯苯；蒽醌类物质第155页/共184页影响二恶英形成的因素－碳源和氯源氯源气态化合物有HCl和Cl2固态化合物如KCl和NaClCuCl2、CuCl2和FeCl3等不仅可以提供氯，同时还是反应的催化剂。MgCl2、ZnCl2、MnCl2、HgCl2、CdCl2、NiCl2、SnCl2和PbCl2等氯化物对于二恶英的形成没有任何催化作用碳源活性炭、13C、烟煤、木炭、残余碳(飞灰中自然存在的、不可提取的碳)、烟灰以及糖碳。第156页/共184页影响二恶英形成的因素－表面材料由碳原子形成二恶英的反应很可能就是在以下物质的表面上进行的，但是催化剂是反应必需的。飞灰、Al2O3、Al2O3·SiO2、碳、耐火砖、玻璃羊毛、MgSiO2、MgAlSiO2、SiO2、石蜡第157页/共184页影响二恶英形成的因素－反应时间在飞灰或上述表面物质上，由碳原子合成二恶英通常需要2～4h。300C时，在飞灰上由2,3,4,6-四氯苯酚形成PCDD，反应处于0~20min时，PCDD的生成与反应时间呈线性关系；在此以后，PCDD的生成仍与反应时间保持线性变化，但是反应速率更大。五氯苯酚在飞灰上形成PCDD的反应，在5min之后PCDD的生成量达到最大，紧接着一个PCDD产量急剧下降并脱氯的过程。150C时，1,2,3,4-TCDD在飞灰上进行氯化反应，30min后PCDD的生成量达到最大值，紧接着PCDD的生成量开始下降。第158页/共184页影响二恶英形成的因素－金属离子催化剂铜离子和铁离子铜离子的催化作用比铁离子强25倍。碳原子的原始合成反应中，铜离子浓度增加使得PCDD/F的生成呈线性增加。铜离子催化苯环的浓缩反应，如氯酚的浓缩反应。对于氯酚的浓缩，CuO的催化能力比CuSO4强。对于氯代酚的浓缩，Cu(II)的催化能力强于Cu(I)和Cu(0)，而Cu(I)和Cu(0)的催化能力基本相当。各种铜化合物催化氯的生成第159页/共184页影响二恶英形成的因素－气体组成对于从碳原子开始形成PCDD/F来说，氧是必不可少的：当碳和飞灰的混合物在氮气中在348C下加热时，没有任何PCDD/F生成。即使氮气中只含有1%的氧，PCDD/F就开始形成。同1%氧与99%氮气的混合气相比，在10%氧与90%氮气的混合气体中，PCDD的生成量增加11倍，PCDF的生成量增加3倍以上。据研究，飞灰上PCDD/PCDF形成的最佳氧气体积分数为7.5%。第160页/共184页影响二恶英形成的因素－水分当使用碳作为反应物时，研究者们得到了相互矛盾的结论。据Stieglitz等人报道，在有水存在时，由飞灰中的碳生成的PCDD/F（即PCDD与PCDF总量）增加。Addink等人认为，在350C时，水分的加入对由飞灰上的活性碳生成的PCDD/F没有影响，但是生成的PCDD以氯化程度较低的同系物居多。Jey等人的研究结果表明，反应温度为300C，在有水存在时，由木炭/MgSiO2/CuCl2在空气中生成PCDD/F减少。Ross等人的实验表明，300C时，空气中的水分可以引发飞灰上的五氯苯酚合成PCDD，而且生成的PCDD以氯化程度较低的同系物居多。第161页/共184页垃圾焚烧的发展趋势第一代焚烧炉存在问题易产生二恶英污染易产生Cd、As、Hg和Pb等重金属污染易产生HCl、Cl2、SO2等酸性气体污染发展趋势开发第二代垃圾焚烧工艺－气化熔融集成技术降低二恶英、重金属等二次污染提高锅炉效率和发电效率移动床气化炉方式回转窑气化炉方式流化床气化炉方式第162页/共184页移动气化炉方式第163页/共184页回转窑气化炉方式第164页/共184页流化床气化炉方式第165页/共184页污泥焚烧处理干燥污泥有机物含量在50~70%，热值较高适宜采用焚烧处理的污泥污泥不符合卫生要求、有毒物含量高、不能作为农副业肥料与饮料时城市对环境卫生要求高污泥自身热值高，可以自燃并可利用燃烧热量发电污泥焚烧处理的前应首先干燥第166页/共184页污泥的回转炉焚烧逆流回转炉和顺流回转炉，常用逆流回转炉回转炉前段约1/3炉长为干燥带，后段为燃烧带在干燥带内，污泥进行预热干燥，达到临界含水率10~30后，温度升到160℃，恒速蒸发，温度上升，达到着火点在燃烧带干馏后污泥着火燃烧，燃烧区温度700~900℃第16